JP2608805B2 - 流動床装置のガス分散管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、砂等の流動媒体で形成される流動床中で例
えば石炭等の燃料を燃焼させ加熱された流動媒体と伝熱
管とを接触させて蒸気を知る流動床ボイラーや、該流動
床中でビール粕等の高含水残渣物を燃焼・焼却させる流
動床燃焼装置等の流動床装置のガス分散板に取付けられ
るガス分散管にに関するものである。

〔従来の技術〕

例えば石炭を流動床中で流動燃焼させ蒸気を得る流動
床燃焼装置としての流動床ボイラは第３図に概略を示す
ような構成にされている。

第３図において、符号10はボイラ炉体であり、その内
部の底部にはガス分散板12が該ボイラ内部を横断するよ
うに設置され、空気室14が区画形成されている。この空
気室14には一次空気（燃焼用兼流動化用空気）の供給管
15が接続されている。ガス分散板12の上方は燃焼室13で
あり多数の伝熱管23が設置されている。この例では伝熱
管23は高さ方向に３段になるように設置されており、且
つ上下方向に千鳥配列となるように設置されている。符
号17は燃料（粒状炭）の供給管であり、ガス分散板12の
直上に均一に供給するように複数本配設されている。

伝熱管23上方のフリーボード部には二次空気の供給管
16が接続されている。二次空気供給管16の更に上方に
は、ガス分散板18がボイラ炉体内部を横断すうように配
置され、その上方に脱硫室19を形成している。符号20は
石灰石やドロマイト等の脱硫剤（本例では石灰石）を供
給するための配管であり、符号21は脱硫反応後の石灰石
を排出するための排出管である。符号22はボイラ炉体中
の頂部に設けられた排ガス抜出口である。

しかして、この従来の構造の上部のガス分散板18は、
詳細を第４図に示すように、炉本体を横断して設けられ
た仕切板26に、多数の垂直状のガス分散管25と、これを
挟むようにして水平状の水冷管27とが取り付けられて構
成されており、ガス分散管25の上端にはその内部への流
動媒体７の流入、落下を防ぐために蓋25bが取り付けら
れ、蓋25bのやや下方のガス分散管25にはその円周方向
に複数個（例えば円周方向均等間隔で４個）のガス噴出
孔25aが開設されている。この各々のガス噴出口25aの開
口径はガス分散パイプ14部で所要の通風抵抗を付与する
ためにかなり小さい径とされている。これは、流動媒体
を流動化されて流動床Ｓを形成するための通風抵抗（圧
損）が流動床Ｓの面に対して局部的に変動した場合で
も、各々のガス分散管25部に通風抵抗を付与しておくこ
とにより、ガス分散管25部と流動床Ｓ部でのトータルの
通風抵抗に対する流動床Ｓ部での通風抵抗の変動範囲の
割合をなるべく小さい値として流動床Ｓの面に対する局
部的な吹き抜け等を防止し、流動床Ｓ全面にわたって流
動化をなるべく安定化して良好な脱硫等の効率を維持さ
せるためである。仕切板26の下部には所定厚みのキャス
タブル等の耐火物28が取り付けられている。なお、下段
のガス分散板12もこのガス分散板18と同様な構成されて
いる。

このような構成において、ガス分散板12の上方の燃焼
室13内には砂等の流動媒体が充填され、供給管17から供
給される粒状炭が、供給管15から導入されて空気室14を
通り更にガス分散板12の多数のガス分散管25から供給さ
れる一次空気によって燃焼し、流動床Ｆを形成する。そ
して流動床Ｆの上方に配置された伝熱管23と流動床Ｆか
ら飛散した加熱された流動媒体粒子が接触することによ
り伝熱管14が加熱され蒸気が発生する。燃焼室13の流動
床Ｆで燃焼した後の排ガスは未燃分やアッシュ（灰）を
伴って上方のガス分散板18のガス分散管25を通り脱硫室
19内に導入され、ここでガス分散板18上方の流動媒体
（この場合、石灰石）が流動化され流動床Ｓが形成され
る。この流動床Ｓで前記の未燃分が燃焼されると共に排
ガスの脱硫が行われる。

〔本発明が解決しようとする課題〕

第３図に示したような流動床ボイラにおいては、燃焼
室13の流動床Ｆで石炭などの燃料を燃焼させると、燃焼
室13で発生した未燃分や灰は燃焼ガスと共に上部のガス
分散板18のガス分散管25へ導入され更にその上端の蓋25
b下方の複数個のガス噴出孔25aを通過して脱硫室19内へ
流入するが、この過程において第４図に示すようにガス
分散管25内を上昇した灰を伴った燃焼ガスはガス分散管
25頂部の蓋25bの下面にまず衝突し、その後ガス流が反
転して開口面積の狭いガス噴出孔14aへ高速で流れ込ん
で排出されるため、前記蓋25bの下面へのガスの衝突に
より蓋25bの下面（図中Ａ部）やガスが噴出口25aを出た
後に蓋25bの外周部下面（図中Ｂ部）へ灰が付着する。
この付着は凹温度条件によって溶着したり、運転の中断
や再開に伴って固着することもある。この現象は運転を
続行していく間に漸次進行していき、付着や溶着が成長
して積層されてついにはガス噴出孔25aが閉塞されてし
まう。また、ガス噴出孔25aが詰まり勝手になると、ガ
ス分散管25内の流速が落ちガス分散管25の内壁にも付着
が進行するようになる。なお、このような灰の溶着や付
着は灰を溶融点が低い燃料を燃焼させる場合に特に著し
い。このようなガス噴出孔25aの閉塞、ガス分散管25内
壁への付着が発生すると、ガス分散板18を通してガスが
燃焼室13から脱硫室19へ供給されにくくなって供給ガス
量が減少され、かつ、ガス分散板18における差圧が大き
くなり、燃焼室13での燃焼や脱硫室18における脱硫作用
ができなくなるという問題がある。また、多数のガス分
散管25について灰の付着や溶着状態が異なる時には部位
によってガスが流れ易い個所ができたり、流れ難い個所
ができたりして、流動床Ｓの部位によって流動化しなか
ったり、ガスの吹き抜けを起こしたりして、一様な流動
化が行えず効率的な脱硫作用が行えないという問題があ
る。

なお、このような問題に対応するため本出願人は先に
実願平１−36351号において、ガス分散管を、ガス導入
管部を直管とし、この直管のガス流入口部に絞り部を設
け、直管の上端に充分な面積を有せしめたガス出口を形
成させ、更にその上部に断面がおわん（碗）形状で、あ
る程度の空間容積を有しうるガス分散キャップを取付け
た構成として、直管部やガス分散キャップへの灰の付着
度合を軽減させ、且つ付着したとしても長時間の運転が
可能になるような構造のガス分散管を提案したが、この
ような構造でもガス分散キャップ内面へガスが衝突する
ことにより該部への付着は避けえず、且つ付着した場
合、ガス分散キャップの高さが低いキャップであればキ
ャップ内部が短時間で付着物で閉塞されてガス出口が詰
まってしまい運転時間をさほど長くしえないという問題
がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、ガス分散板に取り付けられるガス分散管への燃焼灰
等の付着（付着度合）をなるべく少なくなるようにし、
付着したとしてもその付着による清掃や復旧作業の回数
（度合）を少なくして長時間の運転を可能にし、且つガ
ス分散管を容易に清掃又は交換可能にした流動床装置の
ガス分散管を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、 （１） 燃焼室とその上段の脱硫室又は二次燃焼室との
間に炉内部を横断して取り付けられるガス分散板に多数
取付けられ、その各々からガスを噴出させて流動媒体を
流動化させる流動床装置のガス分散管であって、前記ガ
ス分散管を、ガス分散板に取付けられるガス導入管部の
上端近傍部分の周囲にガス出口を形成し、このガス出口
よりも上方に前記ガス導入管部とその内部を連通させて
ガス反転筒を取付けると共に、このガス反転筒の内周壁
面にスリーブを着脱自在に嵌着して、形成した構成とし
た。また、 （２） 前記ガス反転管において、ガス反転筒は、ガス
導入管部よりも拡径し且つ所定高さの空間部を有せしめ
て形成した。更に、 （３） 前記（１）又は（２）のガス分散管において、
ガス分散管をガス導入管部に対して着脱自在に取付けて
構成した。

〔作 用〕

請求項（１）の構成において、 灰等の付着物を伴ったガスはガス分散板のガス導入管
部を通って上昇し上部のガス反転筒内部へ至り、反転筒
の天井板に衝突した後、反転して下降し、ガス導入管部
の上端部分のガス出口から炉内部へ排出され、ガス分散
板上の流動媒体を流動化させて流動床を形成する。

しかして、脱硫室等の炉内へ排出される過程において
ガス反転筒の天井面でガスの反転動作があるものの、反
転筒構造としたので天井面が高くとれるため反転筒内の
ガスがクッションになって天井面に付着しぬくい。ま
た、反転筒の内容積を大きくとれるため完全閉塞に到る
までの時間が長い。これにより、より長時間の運転が可
能とされる。また、反転筒内部に付着が進行した場合で
も、アッシュ等の付着物はスリーブ内面に付着するの
で、スリーブを反転筒から抜き出すことにより容易に新
スリーブと交換したり、該スリーブを清掃して再度組み
込むことにより、保守が容易に行われる。

請求項（２）の構成においては、 反転筒の内容積がより一層大きくとれるため、前記ク
ッション作用がより有効に働き反転筒の天井面への付着
がより少なくなると共に完全閉塞に到るまでの時間が更
に長くなり、より一層長時間の運転が可能とされる。

請求項（３）の構成においては、 ガス分散管自体がガス分散板から取り外ずされるの
で、ガス反転筒のスリーブや他の部分の清掃やスリーブ
の交換作業がより行い易くされ、また、新スリーブの交
換が素早く行われる。また、清掃作業やスリーブの交換
作業を炉外でも行え、保守が一層容易とされる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示すガス分散筒の縦断面
図、第２図は第１図のII〜線矢視断面である。

なお、第１図、第２図において、第３図、第４図と同
一部分および相当する部分には同一符号を用いその説明
は省略する。

本実施例では、第３図に示したような流動床ボイラの
上部のガス分散板18に適用した場合について説明する。

ガス分散板30の仕切板26に固定された水冷管27の間に
はガス導入管部としてのガス導入管31が立設され、この
管の底部には所要の通風抵抗を付与するための絞り部31
aが取付けられている。そして、このガス導入管31には
ガス分散管35が着脱自在に取付けられる。

ガス分散管35は上部にガス反転筒35aが位置し、その
下部に円周４か所配置された連続具36によりガス反転筒
35aと同心状に連結・固定された脚管35bが位置して構成
されている。連結具36間の円周方向の空間は充分な面積
が付与されたガス出口37として形成されている。ガス反
転筒35aの上端は反転筒の内周壁面に嵌着されたスリー
ブ35dを固定した天井板35cが取付けられて閉塞されてお
り、この天井板35cは図中Ｗで示す部分を円周方向に数
カ所点付け溶接を行うことより反転筒に固定すると共に
スリーブ35dを反転筒35aから抜き出し可能に取付けられ
ている。この天井板35cやスリーブ35dは耐付着性や耐食
性を考慮してステンレス鋼で形成される。脚管35bはガ
ス導入管31の外周部に取り出し可能に嵌着され、その下
端部を仕切板26に当接されて支持されている。ガス出口
37はガス導入管31の上端部分に位置されている。ガス反
転筒35aは、前記ガス導入管31（脚管35b）よりも拡径さ
れ且つ所定高さを有して充分な容積の空間部を有せしめ
て形成されている。ガス出口37の形成角度αは流動媒体
（この場合、石灰石）はの安息角よりも小さい角度とさ
れ、非流動化時にガス反転筒35a周囲に充満している流
動媒体がガス出口37から分散管の内部に流入し更にガス
導入管31内に流入して下方の流動燃焼室13へ落下しない
ように構成されている。

ガス反転筒35aの天井板35cの中央部下面には、アッシ
ュをより集中的に付着させるための細長い金具で形成さ
れた付着金具（この実施例では頭部を下にしたボルト）
40が垂下されて取付けられている。

なお、第１図中にはガス分散管35を１個だけ示した
が、このようなガス分散管35がガス分散板30に点在させ
て多数個取付けられる。そして、隣接し合う複数個のガ
ス分散管35をその天井板35c上部を丸棒鋼で溶接連結す
る（図示せず）ことにより、分散管35自体を重りとして
運転中でもガス圧でガス分散管35が外れないように構成
される。

なお、第１図において、分散板30の仕切板26上と分散
管35のガス出口37との間は運転中（流動化中）でも流動
媒体が充満された状態となっている。

このような構成のもとに、燃焼流動室13内で流動燃焼
された石炭の燃焼排ガスは灰（アッシュ）や一部の未燃
分（未燃カーボン）を伴ってガス分散板30の各々のガス
導入管31内へ流入する。その下端の絞り部31aで燃焼ガ
スは高速で流れて所要の抵抗を付与される。なお、この
絞り部22では高速で燃焼ガスが通過するが、ここではガ
スは直進流で円滑な流れであるので、灰等の付着は殆ど
生じることはない。そして、ガス導入管31の上端部分を
通過して上部に連通して位置したガス反転筒35aの内部
へ流入する。そして流入した燃焼ガスはその天井部35c
の下面へ衝突して反転しスリーブ35dの内面に沿って下
降し、ガス出口37から脱硫室19へ排出される。このと
き、ガス出口37は充分な面積を有しているので低速度で
排出されこの部分へのアッシュ等の付着が防がれる。そ
してこのガスはガス分散管35のガス出口37よりも上方の
流動媒体（石灰石）を流動化させて脱硫流動床Ｓを形成
し、この中で未燃カーボン等の未燃物が燃焼されると共
に排ガスの脱硫が行われる。

しかして、脱硫室19内へ排出される過程においてガス
反転筒35aの天井板35cの下面でガスの反転動作があるも
のの、ガス反転筒35aは所定の高さを有すると共にガス
導入管部よりも拡径されているので、天井面が高く、内
容積が大きいのでガス反転筒35a内部のガスがクッショ
ンになって天井板35cの下面にアッシュが付着しぬく
い。また、ガス反転筒35aの内容積が大きくとられてい
るためその内面が完全閉塞に到るまでの時間が長い。こ
れにより、より長い時間、運転が続行される。そして、
アッシュは天井板35cの下面にその中央部を頂点として
逆円錐状に付着し一定の大きさになったとき自重で落下
しガス導入管31の出口を塞ぐようになるが、本実施例で
は天井板35cの下面の中央部に付着金具40が取付けられ
ているのでこの付着金具40が落下防止のアンカーの役目
を果たすことにより、アッシュの落下を防止することが
でき、落下したアッシュの塊によってガス導入管31の出
口が塞がれることがない。

そして、反転筒35a内部に付着が進行した場合でも、
この付着はスリーブ35d内面に起こる。そしてスリーブ3
5d内面が完全に閉塞されたような場合でも、まず、ガス
分散管35自体をその脚管35b部をガス導入管31から抜い
てガス分散板30から取り外し、続いて天井板35cの点付
け溶接部Ｗをはつって除去してガス反転筒35aからスリ
ーブ35dを引き抜いてその清掃作業をすることができる
ので、清掃、交換作業を極めて容易に早く行うことがで
きる。また、炉外へ取り出してこれらの作業を行うこと
もできるのでスリーブ35dの清掃や交換作業を容易に行
うことができる。また、スリーブ35dに付着したアッシ
ュが硬いものであってもこの除去作業が極めて容易であ
る。

なお、第１図ではガス分散管35の脚管35bをガス導入
管31の内面に挿入した場合を示したが、勿論、脚管35b
をガス導入管31の外面に挿入するようにしてもよい。

第５図は本発明の他の実施例を示すものである。

この実施例ではガス分散管35の脚管35bをガス導入管
部の一部とし、この脚管35bを仕切板26上のキャスタブ
ル（耐火物）28に埋め込んだガイド44に挿抜自在に取付
けてガス分散管35を支持するようにしたものである。仕
切板26の下側のキャスタブル（耐火物）28にもガス導入
管部の一部を構成する絞り部31aを有したガス導入管35e
が埋め込まれている。

また、本発明では、第６図に示すように、第１図に示
したガス分散管35の脚管35bとガス導入管31とを一体
（一本）として該部を仕切板26に直接固着させたもので
も良い。この場合でも、ガス反転筒35a内のスリーブ35d
を交換できるので、従来のものよりも格段に保守を容易
に行うことができる。

さらに、以上の実施例ではガス反転筒35aをガス導入
管部よりも拡径しているが、本発明では、第７図に示す
ように、ガス反転筒35aを脚管35b（ガス導入管部の一
部）と同等径として一体で形成しガス反転筒35aの内面
にスリーブ35dを着脱自在に嵌着して構成したものでも
よい。この場合、ガス出口37はガス導入管31の上端近傍
のガス分散管35にほぼ全周にわたって形成させるように
して広い開口面積を有せしめる。そして、装置停止時の
非流動化時に流動媒体がガス出口37からガス分散管35の
内部に流入しないようにするためにガス出口37の上方位
置でガス反転筒35aの外周壁面に円板状の鍔（つば）45
を取付ける。この鍔45の外縁位置とガス出口37を結ぶ線
が水平線となす角度αは流動媒体の安息角より小さい角
度とする。

また、以上の実施例では流動床装置が流動床ボイラで
ある場合を示したが、下記の一次流動燃焼室で廃棄物の
大部分を流動燃焼させ、残りの未燃分を上述の二次流動
燃焼室で完全燃焼させる形式の、ビール粕等の廃棄物を
燃焼・焼却する流動床式焼却炉であっても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明では次のような優れた効
果がある。

請求項（１）のガス分散管では、 ガス分散管はその頂部をガス反転筒とした筒状構造で
あるので天井面が高くとれ、ガス反転筒内のガスがクッ
ションになってその天井面への付着物の付着を極力防止
することができる。また、ガス反転筒の内容積を大きく
とれるので、完全閉塞に到るまでの時間を長くすること
ができる。これにより、より長時間の運転を可能にする
ことができる。

更に、ガス反転筒内周壁面にはスリーブが嵌着されて
いるので、アッシュ等が付着する場合でも、該付着物は
反転筒本体周壁には付着せずスリーブ内面に付着する。
しかし、このスリーブはガス反転筒に対して着脱自在に
取付けられているので、スリーブを反転筒から抜き出す
ことにより容易に新スリーブと変換したり、該スリーブ
を清掃して再度組み込むことにより、保守を容易に行う
ことができる。

請求項（２）のガス分散管では、 ガス反転筒の内容積がより一層大きくとれるため、前
記クッション作用がより有効に作用させてガス反転筒の
天井面への付着をより少なくすることができると共に完
全閉塞に到るまでの時間を更に長くすることができ、よ
り一層長時間の運転を行うことができる。

請求項（３）のガス分散管では、 ガス分散管自体をガス分散板から取り外すことができ
るので、ガス反転筒のスリーブや他の部分の清掃やスリ
ーブの交換作業をより行い易くし、また、新スリーブの
交換を早く短時間で行うことができる。また、清掃作業
やスリーブの交換作業を炉外でも行うことができる。こ
のように保守を一層容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス分散管の縦断面図、
第２図は第１図のII〜線矢視断面図、第３図は従来の流
動床装置としての流動床ボイラの概略縦断面図、第４図
は第３図のガス分散管の部分拡大縦断面図、第５図、第
６図、第７図は本発明のそれぞれ異なる他の実施例を示
すガス分散管の縦断面図である。 12、18、30……ガス分散板、13……流動燃焼室、14……
空気室、19……脱硫室、23……伝熱管、Ｆ……流動床
（燃焼室）、Ｓ……流動床（脱硫室）、25、35……ガス
分散管、35a……ガス反転筒、35b……脚管、35c……天
井板、35d……スリーブ、37……ガス出口、31……ガス
導入管、40……付着金具。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室とその上段の脱硫室又は二次燃焼室
   との間に炉内部を横断して取り付けられるガス分散板に
   多数取付けられ、その各々からガスを噴出させて流動媒
   体を流動化させる流動床装置のガス分散管であって、前
   記ガス分散管を、ガス分散板に取付けられるガス導入管
   部の上端近傍部分の周囲にガス出口を形成し、このガス
   出口よりも上方に前記ガス導入管部とその内部を連通さ
   せてガス反転筒を取付けると共に、このガス反転筒の内
   周壁面にスリーブを着脱自在に嵌着して、形成したこと
   を特徴とする流動床装置のガス分散管。
2. 【請求項２】前記ガス反転筒は、前記ガス導入管部より
   も拡径し且つ所定高さの空間部を有せしめて形成したこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の流動床装置のガス分
   散管。
3. 【請求項３】前記ガス分散管を前記ガス導入管部に対し
   て着脱自在に取付けて構成したことを特徴とする請求項
   （１）又は（２）記載の流動床装置のガス分散管。